单相全控整流电路详解.pdfVIP

第一题说明全控型整流电路的工作原理，并设计出一个单

相全控整流电路及其控制电路（开环）

1.单相全控型PWM整流电路的结构

单相电压型桥式PWM整流电路最初出现在交流机车传动系统中，为间接式变

频电源提供直流中间环节，电路结构如图1-1所示。每个桥臂由一个全控器件和

uu

反并联的整流二极管组成。s是正弦波电网电压，d是整流器的直流侧输出电

压，Ls为交流侧附加的电抗器，Ls包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，

是电路正常工作所必须的。起平衡电压，支撑无功功率和储存能量的作用。全桥

电路直流侧电容只要一个就可以。由图1-1所示，能量可以通过构成桥式整流的

二极管VD1-VD4完成从滞留测到交流侧的传递，也可以经过全控型器件V1-V4

从直流侧你变为交流，反馈给电网。

图1-1

所以PWM整流器的能量变换是可逆的，而能量的传递趋势是整流还是逆变，主要

视V1-V4的脉宽调制方式而定。

2.单相全控型PWM整流电路的工作原理

用正弦信号波和三角波相比较的方法对图1-1中的V1-V4进行SPWM控制，就

可以在桥的交流输入端AB产生一个SPWM波u。u中含有和正弦信号波同频

ABAB

率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有

i

低次谐波。当正弦信号波频率和电源频率相同时，s也为与电源频率相同的正

iui

弦波。由于Ls的滤波作用，谐波电压只使s产生很小的脉动。s一定时，s

uuuu

幅值和相位仅由AB中基波ABf的幅值及其与s的相位差决定。改变ABf的幅

iuiuiu

值和相位，可使s和s同相或反相，s比s超前90°，或使s与s相位

差为所需角度。

us0时，（V2、VD4、VD1、Ls）和（V3、VD1、VD4、Ls）分别组成两个升

u

压斩波电路，以（V2、VD4、VD1、Ls）为例。V2通时，s通过V2、VD4向

Cu

Ls储能。V2关断时，Ls中的储能通过VD1、VD4向充电。s0时，（V1、

VD3、VD2、Ls）和（V4、VD2、VD3、Ls）分别组成两个升压斩波电路。

可以将电压型单相桥式PWM整流电路的4个桥臂看成4个开关，任一时刻应

有两个桥臂导通。为避免输出短路1,2桥臂和3,4桥臂都不允许同时导通。因

此交流侧电压ut是一个单极性PWM波形，输出幅值为士Ud和0;而对应的电感

uuu

Ls上压降分别取s,s-和sUd三种不同的值，这样通过调节调制比m就能

+

有效控制us,进而使得电路的功率因数为1。

3.单相全控型PWM整流电路的运行方式向量图

(a)UAB滞后Us相角d，Is和Us同相，整流状态，功率因数为1。PWM整流电

路最基本的工作状态。

图1-2

(b)UAB超前Us相角